获取堆上对象的大小（以字节为单位）

Question

我知道您可以使用MemoryLayout<T>.size来获取类型T的大小。

例如：MemoryLayout<Int32>.size // 4

然而，对于类实例（对象），MemoryLayout<T>.size返回对象引用的大小（64位机器上为8字节），而不是堆上实际对象的大小。

class ClassA { // Objects should be at least 8 bytes
    let x: Int64 = 0
}

class ClassB  {// Objects should be at least 16 bytes
    let x: Int64 = 0
    let y: Int64 = 0
}

MemoryLayout<ClassA>.size // 8
MemoryLayout<ClassB>.size // 8, as well :(

如何获取对象本身的大小？

对于那些好奇的人，我并没有实际需要这个功能，我只是在探索Swift及其与C的互操作性。

- Alexander

Answer 1

在苹果平台上，因为Swift类目前是基于Objective-C类构建的，所以一种选择是使用Obj-C运行时函数class_getInstanceSize，它可以给出类的实例大小（包括任何填充）的字节数。

// on a 64-bit machine (1 word == 8 bytes)...

import Foundation

class C {}
print(class_getInstanceSize(C.self)) // 16 bytes metadata for empty class 
                                     // (isa ptr + ref count)

class C1 {
    var i = 0
    var i1 = 0
    var b = false
}

print(class_getInstanceSize(C1.self)) // 40 bytes
// (16 metadata + 24 ivars, 8 for i + 8 for i1 + 1 for b + 7 padding)

- Hamish

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我不知道非 ObjC 类使用 ObjC 运行时。这难道不会降低性能吗？（通过内联和去虚拟化的方式？） - Alexander

@Alexander Swift 在这方面实际上获得了最好的两个世界，因为方法（包括属性访问器）不会自动暴露给 Obj-C（但是 ivars 本身是，这就是为什么这样工作的原因）。此外，即使是公开的成员（带有 @objc），Swift 默认情况下也不使用消息分发（通过层次结构查找实现），而是使用其自己的 vtables 进行表分发（但对于 dynamic 成员将返回到消息分发），在某些情况下（例如 final/private 类），可以静态分派和内联。 - Hamish

@Alexander 我们可以快速简单地与 Obj-C 进行互操作性 - 我们只需将给定的类实例传递给 Obj-C，而无需对其进行包装/复制（考虑到 Obj-C 中有多少 Apple 框架，这非常有用）。正如所说，Swift 默认情况下不会为非“dynamic”成员通过 Obj-C 运行时使用消息分派，因此，例如，如果您交换了一个方法，则从 Swift 调用它不会调用已交换的实现，除非它标记为“dynamic”（强制消息分派）。 - Hamish

关于资源，恐怕它们相当有限；我链接的Mike Ash的博客文章很棒，但Swift存储库中也有一些文档，请参见https://github.com/apple/swift/blob/master/docs/ABI.rst#class-metadata和https://github.com/apple/swift/blob/master/docs/ABIStabilityManifesto.md#class-metadata。 - Hamish

@Alexander 在添加方法时，您必须通过Obj-C运行时进行调用（因为编译器对它们一无所知），因此您将获得消息分发。分发行为并不是全有或全无的（即所有类成员都通过Obj-C运行时分发，或没有一个）。这是基于成员的方式完成的。 - Hamish

Answer 2

就我在 Playground 上的测试而言，这个函数似乎返回了一个显著的值：

func heapSize(_ obj: AnyObject) -> Int {
    return malloc_size(Unmanaged.passUnretained(obj).toOpaque())
}

class MyClass {
    //no properites...
}
let myObj = MyClass()
print(heapSize(myObj)) //->16

class MyBiggerClass {
    var str: String?
    var i: Int = 0
}
let myBiggerObj = MyBiggerClass()
print(heapSize(myBiggerObj)) //->64

目前的Swift运行时似乎使用一些类似于malloc的东西来在堆中分配内存。（当分配小块时，malloc会添加一些填充以适应分配大小到2的幂次方。因此，实际需要的实例大小可能比malloc_size小。）

我尚未测试这能够工作到什么程度，并且依赖于当前实现的不受文档约束的行为可能随时在未来更改而没有任何通知。

但如果你真的知道这一点，这可以成为探索的良好起点。

- OOPer

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不错的起点！但是并不理想，因为malloc_size可能会返回比实际使用的更大的值。 - Alexander